【教学课件】第七章数据库设计.ppt

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1、数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计第七章 数据库设计7.1数据库设计概述数据库设计概述7.2需求分析需求分析7.3概念结构设计概念结构设计7.4逻辑结构设计逻辑结构设计7.5数据库的物理设计数据库的物理设计7.6数据库实施和维护数据库实施和维护7.7小结小结什么是数据库设计什么是数据库设计n数据库设计是指对于一个给定数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据的应用环境，构造最优的数据库逻辑模式和物理结构，并根库逻辑模式和物理结构，并根据此建立数据库及其应用系统，据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户

2、的应用需求据，满足各种用户的应用需求（信息管理要求和数据操作要（信息管理要求和数据操作要求）求）n在数据库领域内，常常把使用在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据数据库的各类系统统称为数据库应用系统。库应用系统。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1数据库设计概述数据库设计概述7.1.1数据库设计的特点数据库设计的特点一、数据库建设的基本规律一、数据库建设的基本规律三分技术，七分管理，十二分基础数据；三分技术，七分管理，十二分基础数据；二、结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合二、结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合结构（数据）设计：设计数据库

3、框架或数据库结构；结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构；行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等。行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等。三、结构和行为分离的设计三、结构和行为分离的设计传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策能就尽量推迟数据结构设计的决策早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行为的设计为的设计数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计现实世界现实世界概念模型设计概念模型设

4、计子模式设计子模式设计物理数据库设计物理数据库设计逻辑数据库设计逻辑数据库设计建立数据库建立数据库数据分析数据分析功能分析功能分析功能模型功能模型功能说明功能说明事务设计事务设计程序说明程序说明应用程序设计应用程序设计程序编码调试程序编码调试图图7.1结构和行为分离的设计结构和行为分离的设计结构特性和行为特性结合起来结构特性和行为特性结合起来数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1.2数据库设计方法数据库设计方法一、要求数据库设计人员应该具备的技术和知识一、要求数据库设计人员应该具备的技术和知识数据库的基本知识；数据库的基本知识；软件工程的原理和方法；软件工程的原理

5、和方法；程序设计的方法和技巧；程序设计的方法和技巧；数据库的基本知识和设计技术；数据库的基本知识和设计技术；应用领域的知识。应用领域的知识。二、规范设计法二、规范设计法(本质上看本质上看:手工设计方法手工设计方法)新奥尔良（新奥尔良（NewOrleans）方法方法将数据库设计分为四个阶段将数据库设计分为四个阶段(需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计）需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计）基于基于E-R模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法3NF的设计方法的设计方法ODL方法：面向对象的数据库设计方法方法：面向对象的数据库设计方法计算机辅助设计计算机辅助设计ORACLEDesigner20

6、00SYBASEPowerDesigner数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1.3数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤一一、数据库设计的准备工作、数据库设计的准备工作(选定参加设计的人员选定参加设计的人员)1.数据库分析设计人员数据库分析设计人员数据库设计的核心人员数据库设计的核心人员自始至终参与数据库设计自始至终参与数据库设计其水平决定了数据库系统的质量其水平决定了数据库系统的质量2.用户用户在数据库设计中也是举足轻重的在数据库设计中也是举足轻重的主要参加需求分析和数据库的运行维护主要参加需求分析和数据库的运行维护用户积极参与带来的好处用户积极参与带来的好

7、处加速数据库设计加速数据库设计提高数据库设计的质量提高数据库设计的质量3.程序员程序员(在系统实施阶段参与进来，负责编制程序在系统实施阶段参与进来，负责编制程序)4.操作员操作员(在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境)数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计需求分析阶段需求分析阶段概念结构设计阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段数据库实施阶段数据库实施阶段数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段n准确了解与分析用户需求（包括数据准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）；与处理）；n

8、是整个设计过程的基础，是最困难、是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。最耗费时间的一步。n需求分析是设计数据库的起点需求分析是设计数据库的起点n需求分析的结果是否准确地反映了用需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用否合理和实用n是整个数据库设计的关键；是整个数据库设计的关键；n通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体形成一个独立于具体DBMS的概念模型的概念模型（E-R图）。图）。n将概念结构转换为某

9、个将概念结构转换为某个DBMS所支持所支持的数据模型（关系数据模型）；的数据模型（关系数据模型）；n对其进行优化。对其进行优化。n然后根据用户处理的要求、安全性然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图必要的视图(View)，形成数据的外形成数据的外模式模式n为逻辑数据模型选取一个最适合应为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）和存取方法）n根据根据DBMS特点和处理的需要，进行特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式据库内

10、模式n运用运用DBMS提供的数据语言、工具提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果设计的结果建立数据库建立数据库编制与调试应用程序编制与调试应用程序组织数据入库组织数据入库并进行试运行并进行试运行n数据库应用系统经过试运行后即数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。可投入正式运行。n在数据库系统运行过程中必须不在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。断地对其进行评价、调整与修改。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。不断反复。（如：（如：P202图图7.2

11、）二二、数据库设计的过程、数据库设计的过程(六个阶段六个阶段)需求收集和分析需求收集和分析设计概念结构设计概念结构设计逻辑结构设计逻辑结构数据模型优化数据模型优化设计物理结构设计物理结构评价设计评价设计,性能预测性能预测物理实现物理实现试验性运行试验性运行使用、维护数据库使用、维护数据库应用需求应用需求数据、处理数据、处理 转换规则、转换规则、DBMSDBMS功能功能优化方法优化方法应用要求应用要求,DBMSDBMS详详细特征细特征需求分析阶段需求分析阶段不满意不满意不满意不满意数据库实施阶段数据库实施阶段物理设计阶段物理设计阶段逻辑设计阶段逻辑设计阶段概念设计阶段概念设计阶段图图7.2 7.

12、2 数据库设计步骤数据库设计步骤数据库运行、维护阶段数据库运行、维护阶段数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计设计特点设计特点v在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来的设计紧密结合起来v将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计的设计v设计过程各个阶段的设计描述：设计过程各个阶段的设计描述：P204图图7.3设设计计阶阶段段设设计计描描述述数数据据处处理

13、理需需 求求分分析析数据字典、全系统中数据项、数据字典、全系统中数据项、数据流、数据存储的描述数据流、数据存储的描述数数据据流流图图和和判判定定表表（判判定定树树）、数数据字典中处理过程的描述据字典中处理过程的描述概念模型（概念模型（E-R图）图）数据字典数据字典系统说明书包括：系统说明书包括：新系统要求、新系统要求、方案和概图方案和概图反映新系统信息反映新系统信息流的数据流图流的数据流图某种数据模型某种数据模型关系关系非关系非关系系统结构图系统结构图（模块结构）（模块结构）存储安排存储安排方法选择方法选择存取路径建立存取路径建立模块设计模块设计IPO表表实施实施阶段阶段编写模式编写模式装入数

14、据装入数据数据库试运行数据库试运行程序编码、程序编码、编译联结、编译联结、测试测试运运行行、维护维护性能监测、转储性能监测、转储/恢复恢复数据库重组和重构数据库重组和重构新新旧旧系系统统转转换换、运运行行、维维护护（修修正正性性、适应性、改善性维护）适应性、改善性维护）IPO表输入：输出：处理：CreatLoadMain()ifthenend分区1分区2概念结概念结构设计构设计逻辑逻辑结构结构设计设计物理物理设计设计图图7.3 设计过程各个阶段的设计描述设计过程各个阶段的设计描述数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计应用应用1应用要求应用要求应用应用2应用要求应用要求应

15、用应用3应用要求应用要求概念概念模式模式综合综合应用应用1外模式外模式1应用应用2外模式外模式2应用应用3外模式外模式3逻辑逻辑模式模式转换转换映象映象映象映象图图7.4数据库的各级模式数据库的各级模式内模式内模式7.1.4 7.1.4 数据库设计过程中的各级模式数据库设计过程中的各级模式数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.2需求分析需求分析7.2.1需求分析的任务需求分析的任务一、需求分析的任务一、需求分析的任务二、需求分析的重点二、需求分析的重点三、需求分析的难点三、需求分析的难点数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计一、需求分析的任务

16、一、需求分析的任务v通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分业等），充分了解原系统了解原系统（手工系统或计算机系统）（手工系统或计算机系统）工工作概况，明确用户的各种需求。作概况，明确用户的各种需求。v在此基础上在此基础上确定新系统的功能确定新系统的功能。新系统必须充分考虑今。新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库数据库数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计二、需求分析的重点二、需求分析的重点v需求分析的重点是调查、收集

17、与分析用户在数据管理中的需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信信息要求、处理要求、安全性与完整性要求息要求、处理要求、安全性与完整性要求。v信息要求信息要求用户需要从数据库中获得信息的内容与性质用户需要从数据库中获得信息的内容与性质由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据存储哪些数据v处理要求处理要求对处理功能的要求对处理功能的要求对处理的响应时间的要求对处理的响应时间的要求对处理方式的要求对处理方式的要求(批处理批处理/联机处理联机处理)v安全性与完整性要求。安全性与完整性要求。数据库系统概论数据库系统概论

18、第七章第七章 数据库设计数据库设计三、需求分析的难点三、需求分析的难点v确定用户最终需求的难点确定用户最终需求的难点用户用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。求，他们所提出的需求往往不断地变化。设计人员设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求。甚至误解用户的需求。新新的硬件、软件的硬件、软件技术的出现技术的出现也会使用户需

19、求发生变化。也会使用户需求发生变化。v解决方法解决方法设计人员必须采用有效的方法，与用户不断设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入深入地进行地进行交流交流，才能逐步得以确定用户的实际需求才能逐步得以确定用户的实际需求数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.2.2 7.2.2 需求分析的方法需求分析的方法调查清楚用户的实际需求并进行初步分析，与用户达成共识，然后调查清楚用户的实际需求并进行初步分析，与用户达成共识，然后进一步进一步分析与表达这些需求。分析与表达这些需求。一、一、调查用户需求的具体步骤调查用户需求的具体步骤调查组织机构情况调查组织机构情况(为分析信息流

20、程做准备为分析信息流程做准备)组织部门的组成情况组织部门的组成情况各部门的职责等各部门的职责等调查各部门的业务活动情况。调查重点之一。调查各部门的业务活动情况。调查重点之一。各个部门输入和使用什么数据各个部门输入和使用什么数据如何加工处理这些数据如何加工处理这些数据输出什么信息输出什么信息输出到什么部门输出到什么部门输出结果的格式是什么输出结果的格式是什么数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求各种要求（信息要求、处理要求、完全性与完整性要（信息要求、处理要求、完全性与完整

21、性要求）。调查重点之二。求）。调查重点之二。确定新系统的边界确定新系统的边界对前面调查的结果进行初步分析，确定哪些功能由对前面调查的结果进行初步分析，确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成；确定哪些活计算机完成或将来准备让计算机完成；确定哪些活动由人工完成。动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计n常用调查方法常用调查方法跟班作业跟班作业开调查会开调查会请专人介绍请专人介绍询问询问设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写查阅记录查阅记录二、常用调查方法二、常用调查

22、方法v做需求调查时，往往需要同时采用多种方法做需求调查时，往往需要同时采用多种方法无论使用何种调查方法，都必须有用户的积极参与和配合。无论使用何种调查方法，都必须有用户的积极参与和配合。设计人员应该和用户取得共同的语言，帮助不熟悉计算机的用设计人员应该和用户取得共同的语言，帮助不熟悉计算机的用户建立数据库环境下的共同概念，并对设计工作的最后结果共同承户建立数据库环境下的共同概念，并对设计工作的最后结果共同承担责任。担责任。通过亲身参加业务工作了解业务通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况。能比较准确地理解用活动的情况。能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时。户的需求，但比较耗时。通过与用户座谈

23、来了解业务活通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求。动情况及用户需求。对某些调查中的问题，可以找专对某些调查中的问题，可以找专人询问人询问如果调查表设计合理，则很有效，如果调查表设计合理，则很有效，且易于为用户接受且易于为用户接受查阅与原系统有关的数据记录查阅与原系统有关的数据记录数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计三、进一步分析和表达用户需求三、进一步分析和表达用户需求v分析和表达用户的需求分析和表达用户的需求的常用方法的常用方法自顶向下的结构化分析方法（自顶向下的结构化分析方法（StructuredAnalysis，简称，简称SA方法）方法）vSA方法从最上层

24、的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述系统。统，并用数据流图和数据字典描述系统。1首先把任何一个系统都抽象为：首先把任何一个系统都抽象为：数据流数据流数据流数据流信息要求信息要求数据数据来源来源处理处理数据数据输出输出处理要求处理要求图图7.5系统高层抽象图系统高层抽象图数据存储数据存储数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计2分解处理功能和数据分解处理功能和数据（1）分解处理功能）分解处理功能将处理功能的具体内容分解为若干子功能，再将每个子功能继将处理功能的具体内容分解为若干子功

25、能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。（2）分解数据）分解数据在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图。若干层次的数据流图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。数据流图表达了数据和处理过程的关系。（3）表达方法）表达方法处理过程处理过程：用判定表或判定树来描述：用判定表或判定树来描述数据：数据：用数据字典来描述用数据字典来描述3将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可数据库系统概论数据库系统概论第七章第七

26、章 数据库设计数据库设计四、需求分析过程四、需求分析过程图图7.6需求分析过程需求分析过程数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.2.3数据字典和数据流图数据字典和数据流图一、数据字典的用途一、数据字典的用途v数据字典是各类数据描述的集合数据字典是各类数据描述的集合v数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果v数据字典在数据库设计中占有很重要的地位数据字典在数据库设计中占有很重要的地位二、数据字典的内容二、数据字典的内容v数据字典的内容数据字典的内容数据项数据项数据结构数据结构数据流数据流数据存储数据存

27、储处理过程处理过程v数据项是数据的最小组成单位数据项是数据的最小组成单位v若干个数据项可以组成一个数据结构若干个数据项可以组成一个数据结构v数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。逻辑内容。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据项数据项v数据项是不可再分的数据单位数据项是不可再分的数据单位v对数据项的描述对数据项的描述数据项描述数据项描述数据项名，数据项含义说明，数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻

28、辑关系取值含义，与其他数据项的逻辑关系取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件束条件数据结构数据结构v数据结构反映了数据之间的组合关系。数据结构反映了数据之间的组合关系。v一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。v对数据结构的描述对数据结构的描述数据结构描述数据结构描述数据结构名，含义说明，组成数据结构名，含义说明，组成:数据项或数据结构数据项或数据结构数据库系统概论

29、数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据流数据流v数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流是数据结构在系统内传输的路径。v对数据流的描述对数据流的描述数据流描述数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成数据流去向，组成:数据结构，数据结构，平均流量，高峰期流量平均流量，高峰期流量数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去平均流量是指在单位时间（每天、每周、每月等）里的传输次数平均流量是指在单位时间（每天、每周、每月等）里的传输次数高峰期

30、流量则是指在高峰时期的数据流量高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据存储数据存储v数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。一。v对数据存储的描述对数据存储的描述数据存储描述数据存储名，说明，编号，数据存储描述数据存储名，说明，编号，流入的数据流流入的数据流，流出的数据流，流出的数据流，组成组成:数据结构，数据量，存取方式数据结构，数据量，存取方式流入的数据流：指出数据来源流入的数据流：指出数据来源流出的数据流：指出数据去向流出的数据流：指出数据去向

31、数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几次等信息次等信息存取方法：批处理存取方法：批处理/联机处理；检索联机处理；检索/更新；顺序检索更新；顺序检索/随机检随机检索索数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计处理过程处理过程v处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信息中只需要描述处理过程的说明性信息v处理过程说明性信息的描述处理过程说明性信息的描述处理过程描述处理过程描述处理过程名，说明，处理过程名

32、，说明，输入输入:数据流，输出数据流，输出:数据流，数据流，处理处理:简要说明简要说明简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求功能：该处理过程用来做什么功能：该处理过程用来做什么处理要求：处理频度要求（如单位时间里处理多少事务，多处理要求：处理频度要求（如单位时间里处理多少事务，多少数据量）；响应时间要求等少数据量）；响应时间要求等处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据字典举例数据字典举例例：学生学籍管理子系统的数据字典。例：学生学

33、籍管理子系统的数据字典。数据项数据项，以，以“学号学号”为例：为例：数据项：学号数据项：学号含义说明：唯一标识每个学生含义说明：唯一标识每个学生别名：学生编号别名：学生编号类型：字符型类型：字符型长度：长度：8取值范围：取值范围：00000000至至99999999取值含义：前两位标别该学生所在年级，取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号后六位按顺序编号与其他数据项的逻辑关系：与其他数据项的逻辑关系：数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据结构数据结构以以“学生学生”为例为例“学生学生”是该系统中的一个核心数据结构：是该系统中的一个核心数据结构：数据结构

34、：学生数据结构：学生含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结构，定义了一个学生含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结构，定义了一个学生的有关信息的有关信息组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据流数据流“体检结果体检结果”可如下描述：可如下描述：数据流：体检结果数据流：体检结果说明：学生参加体格检查的最终结果说明：学生参加体格检查的最终结果数据流来源：体检数据流来源：体检数据流去向：批准数据流去向：批准组成：组成：平均流量：平均流量：高峰期流量：高峰期流量：数据库系统概论数据库系统概论第

35、七章第七章 数据库设计数据库设计数据存储数据存储“学生登记表学生登记表”可如下描述：可如下描述：数据存储：学生登记表数据存储：学生登记表说明：记录学生的基本情况说明：记录学生的基本情况流入数据流：流入数据流：流出数据流：流出数据流：组成：组成：数据量：每年数据量：每年3000张张存取方式：随机存取存取方式：随机存取数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计处理过程处理过程“分配宿舍分配宿舍”可如下描述：可如下描述：处理过程：分配宿舍处理过程：分配宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍输入：学生，宿舍，输入：学生，宿舍，输出：宿舍安排输出：宿舍安排处理：

36、在新生报到后，为所有新生分配学处理：在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。要求同一间宿舍只能安排生宿舍。要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生，同一个学生只能同一性别的学生，同一个学生只能安排在一个宿舍中。每个学生的居安排在一个宿舍中。每个学生的居住面积不小于住面积不小于3平方米。安排新生平方米。安排新生宿舍其处理时间应不超过宿舍其处理时间应不超过15分钟。分钟。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计三、数据流图（三、数据流图（DataFlowDiagram，简称，简称DFD）数据流图数据流图是描绘系统逻辑模型的一种网络表示是描绘系统逻辑模型的一种网络表示(这里的系统可以

37、这里的系统可以是自动化系统、手工系统或是两者混合而成的系统是自动化系统、手工系统或是两者混合而成的系统)。数据流图通过。数据流图通过它的成分及所标明各个成分之间的接口来描述系统，数据流图的基它的成分及所标明各个成分之间的接口来描述系统，数据流图的基本成分是本成分是:1.1.数据流数据流;2.2.文件文件(数据存储数据存储););3.3.加工加工(亦称处理、过程或变换亦称处理、过程或变换););4.4.数据源点或终点。数据源点或终点。是某种已知构成的信息所流过的通道是某种已知构成的信息所流过的通道是数据的暂存区是数据的暂存区是系统之外的人或组织；这些人或组是系统之外的人或组织；这些人或组织是单纯

38、数据的产生源或接收者织是单纯数据的产生源或接收者是一种将进入数据流转化是一种将进入数据流转化为流出数据流的变换为流出数据流的变换命名原则命名原则：要具体，便于区分，要具体，便于区分，名副其实，反映功用名副其实，反映功用数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计数据流图数据流图常用的符号常用的符号数据处理数据处理数据流数据流1.1.数据流数据流用箭头线表示；用箭头线表示；数据存储数据存储数据源点或终点数据源点或终点2.2.文件（数据存储）文件（数据存储）用开口矩形或两条平行横线表示；用开口矩形或两条平行横线表示；3.3.加工（亦称处理、过程或变换）加工（亦称处理、过程或变换）

39、用圆角矩形或圆形表示；用圆角矩形或圆形表示；4.4.数据源点或终点数据源点或终点用正方形或立方体表示。用正方形或立方体表示。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计7.3.1概念结构概念结构什么是概念结构设计什么是概念结构设计需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计是概念结构设计概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机

40、器、更抽象，从而更加稳定。器、更抽象，从而更加稳定。概念结构设计是整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键现实世界现实世界机器世界机器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计v概念结构设计的特点概念结构设计的特点（1）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。（2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，）易于

41、理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。（3）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。修改和扩充。（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换v描述概念模型的工具描述概念模型的工具E-R模型模型数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计n自底向上自底向上首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念

42、结构全局概念结构7.3.2概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤v设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法自顶向下自顶向下首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化n逐步扩张逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构n混合策略混合策略 将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略

43、中设计的各局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。部概念结构。数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计全局概念模式全局概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式(a)自顶向下的设计方法自顶向下的设计方法概念模式概念模式需求需求数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计概念模式概念模式(b)自底向上的设计方法自底向上的设计方法概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式子需求子需求概念模式概念模式概念模式概念模式全局概念模式全局概念模式子需求子需求子需求子需求子需求子需求数据

44、库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计(c)逐步扩张的设计方法逐步扩张的设计方法核心需求核心需求需需求求核核心心概概念结构念结构全全局局概概念结构念结构数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤（续）（续）需求需求需求需求1需求需求1.1需求需求1.2概念模式概念模式1.1概念模式概念模式1.2概念模式概念模式1需求需求n需求需求n.1需求需求n.2概念模式概念模式n.1概念模式概念模式n.2概念模式概念模式n(应用1)全局概念模式全局概念模式(应用n)需求分析需求分析(自顶向下自顶向下)概念结构设计概念结

45、构设计(自底向上自底向上)图图7.8 7.8 自顶向下需求分析与自底向上设计概念结构自顶向下需求分析与自底向上设计概念结构数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计v常用策略（常用策略（P211图图7.8）自顶向下进行需求分析自顶向下进行需求分析自底向上设计概念结构自底向上设计概念结构自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤（P211图图7.9）第第1步：抽象数据并设计局部视图步：抽象数据并设计局部视图第第2步：集成局部视图，得到全局概念结构步：集成局部视图，得到全局概念结构数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计图图7.9自底向上方法的设

46、计步骤自底向上方法的设计步骤需求分析需求分析数据抽象、数据抽象、局部视图设计局部视图设计视图集成视图集成征求用征求用户意见户意见DFD、DD局部局部ER图图全局全局ER图图逻辑结构设计逻辑结构设计数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计v概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节非本质的细节把这些特性用各种概念精确地加以描述把这些特性用各种概念精确地加以描述这些概念组成了某种模型这些概念组成了某种模型v三种常用抽象三种常用抽象1.分类（分类

47、（Classification）定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型这些对象具有某些共同的特性和行为这些对象具有某些共同的特性和行为它抽象了对象它抽象了对象值和型值和型之间的之间的“ismemberof”的语义的语义在在E-R模型中，实体型就是这种抽象模型中，实体型就是这种抽象例：例：P212图图7.10一、数据抽象一、数据抽象学学生生张英张英王平王平刘勇刘勇赵亮赵亮7.3.3数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计2.聚集（聚集（Aggregation）定义某一类型的组成成分定义

48、某一类型的组成成分它抽象了对象内部类型和成分之间它抽象了对象内部类型和成分之间“ispartof”的语义的语义在在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型，就是这种抽象模型中若干属性的聚集组成了实体型，就是这种抽象例：例：P212图图7.11，图，图7.123.概括（概括（Generalization）n定义类型之间的一种子集联系定义类型之间的一种子集联系n它抽象了类型之间的它抽象了类型之间的“issubsetof”的语义的语义n概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。有抽象。例：例：P213图图7.13注：注：原原E-

49、R模型不具有概括，本书对模型不具有概括，本书对E-R模型作了扩充，允许定义超模型作了扩充，允许定义超类实体型和子类实体型。类实体型和子类实体型。n 用双竖边的矩形框表示子类，用双竖边的矩形框表示子类，n 用直线加小圆圈表示超类用直线加小圆圈表示超类-子类的联系子类的联系仓库号仓库号面积面积主任主任仓库仓库姓名姓名年龄年龄性别性别工资工资图7.12更复杂的聚集学学 生生学号学号姓名姓名专业专业班级班级实体型实体型属性属性图7.11聚集本科生本科生学学生生研究生研究生“issubsetof”图图7.13概括概括数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计v数据抽象的用途数据抽象的

50、用途对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成实体实体实体的属性，标识实体的码实体的属性，标识实体的码确定实体之间的联系类型确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)二、局部视图设计二、局部视图设计设计分设计分E-R图的步骤图的步骤:1.选择局部应用选择局部应用2.逐一设计分逐一设计分E-R图图数据库系统概论数据库系统概论第七章第七章 数据库设计数据库设计选择局部应用选择局部应用v需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。v设计分设计分E-R图首先需要根